面试题：利用Python静态方法与类方法实现高效的单例模式

import threading


class SingletonMeta(type):
    _instances = {}
    _lock = threading.Lock()

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        with cls._lock:
            if cls not in cls._instances:
                cls._instances[cls] = super().__call__(*args, **kwargs)
            return cls._instances[cls]


class MySingleton(metaclass=SingletonMeta):
    @staticmethod
    def static_method():
        print("This is a static method.")

    @classmethod
    def class_method(cls):
        print(f"This is a class method of {cls.__name__}")

静态方法和类方法在实现中的作用

静态方法：静态方法static_method与类的实例无关，不需要访问类或实例的任何属性，它主要用于提供一些与类相关但不依赖于类实例状态的功能。在单例模式中，它的存在是为了提供独立于实例状态的工具性方法，增加类的功能性。
类方法：类方法class_method将类本身作为第一个参数cls，可以访问类的属性和方法。在单例模式中，它可以用于执行一些与类整体相关的操作，比如创建实例（虽然在上述代码中是通过__call__方法来实现单例创建，但类方法也可以承担类似功能），或者获取类级别的信息。

相较于其他单例模式实现的优势

线程安全：通过threading.Lock，保证了在多线程环境下只有一个实例被创建，避免了多个线程同时创建实例导致的不一致问题。
简洁高效：使用元类实现单例模式，代码结构清晰，并且在创建实例时通过锁机制控制，性能开销相对较小。
符合Python习惯：利用Python的元类和装饰器等特性，遵循Python的编程范式，代码更易读和维护。

适用场景

资源共享：当需要在整个应用程序中共享某些资源，如数据库连接、配置文件对象等，单例模式可以确保只创建一个资源实例，避免资源的重复创建和浪费。
全局状态管理：在应用程序需要维护全局状态时，单例模式可以提供一个单一的对象来管理这些状态，方便在不同模块间进行访问和修改。
多线程环境：由于实现了线程安全，特别适用于多线程的应用场景，确保在多线程并发访问时单例实例的唯一性和一致性。

面试题：利用Python静态方法与类方法实现高效的单例模式

知识考点

面试题答案

静态方法和类方法在实现中的作用

相较于其他单例模式实现的优势

适用场景